[发明专利]一种基于磷灰石结构的高显色性三价Eu离子掺杂的红色荧光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于磷灰石结构的高显色性三价Eu离子掺杂的红色荧光材料及其制备方法。本发明的红色荧光材料的化学式为Ca₃(Y_1‑xEu_x)₇(BO₄)(SiO₄)₅O(0x≤20at％)，其制备方法是按元素摩尔比称取原料，在研钵中研磨混合后放入马弗炉进行高温固相烧结，最终得到Eu³⁺掺杂的红色荧光材料，该红色荧光材料在紫外LED芯片激发下具有优异的红色发光性能。本发明的制备原料及最终产物均不含氟等有害物质，且制备方法简单，生产成本低。本发明的红色荧光材料在紫外LED芯片激发时发出红光，具有很高的热稳定性和色稳定性，适用于暖白光LED器照明和显示领域。

技术领域

本发明涉及一种基于磷灰石结构的高显色性三价Eu离子掺杂的红色荧光材料及其制备方法，属于固体发光材料技术领域。

背景技术

白光LED是一种具有高效节能、绿色环保、体积小重量轻、发热少和寿命长等优点的固态半导体发光器件，被称为第四代光源，广泛应用于交通照明、卫生医疗、国防科技以及植物照明等领域。目前，商业化白光LED制备的主流方案是蓝色LED芯片与黄色荧光粉YAG:Ce³⁺组合，但由于其光谱中缺少绿光和红光成分，使得发出来的白光显色指数低，色温高，显色性差，难以满足高性能器件的实际应用需求。近期，紫外芯片与三基色荧光粉(红、蓝、绿色荧光粉) 组合得到白光的方法得到人们的重视。目前，商用的可被近紫外光激发的红色荧光粉仍存在不足之处，如Y₂O₂S：Eu³⁺荧光粉热稳定性差、释放H₂S和CS₂等有害气体。因此，探索在紫外区具有良好稳定性、高亮度和有效吸收的红色荧光粉是非常有必要的。

合适的基质材料是获得理想荧光粉的关键。磷灰石结构化合物被证明是一类优异的基质材料，化学通式为M₁₀(XO₄)₆Z₂(M＝Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Sr²⁺,Mn²⁺,Ce³⁺,Y³⁺, Tb³⁺等；X＝P⁵⁺,S⁶⁺,Si⁴⁺等；Z＝F^-,Cl^-,Br^-,OH^-,O^2-等)，属于六方晶系，空间群为P63/m。激发剂离子可占据磷灰石结构中两种非等效格位的阳离子位置，加上磷灰石中广泛存在的类质同像替代，使得磷灰石结构具有复杂多变的晶体场环境，成为稀土离子掺杂的优良基质材料。另外，Eu³⁺具有4f65s25p6的电子构型，在紫外光或阴极射线的激发下可以产生⁵D₀到⁷F_J(J＝1,2,3,4)的能级跃迁，主发射峰位于红光区，常用作红色发光中心。目前未见将磷灰石结构化合物作为基质掺杂Eu³⁺制备红色荧光材料的相关报道。

发明内容

本发明解决的技术问题是：目前商用的可被近紫外光激发的红色荧光粉仍存在热稳定性差、释放有害气体等问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于磷灰石结构的高显色性Eu³⁺掺杂的红色荧光材料，该红色荧光材料的化学式为Ca₃(Y_(1-x)Eu_x)₇(BO₄)(SiO₄)₅O，其中，0x≤20at％，所述红色荧光材料的发光中心为稀土离子Eu³⁺。